Файл: Чесноков, Н. И. Оптимизация решений при разработке урановых месторождений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 162
Скачиваний: 0
нием |
от 0,06 до 0,04% {В) — также |
с вероят |
ностью 25%; |
|
|
2) |
если в первые сутки поступила руда Б, |
то на вто |
рые руда А поступает с вероятностью 50%, |
руда Б — |
|
0% и руда В — 50%; |
то на вто |
|
3) |
если в первые сутки поступала руда В, |
рые руда А поступает с вероятностью 25%, руда Б —
25% и руда В — 50%.
Необходимо определить среднее содержание метал ла в поступающей руде и минимальный период време ни, в течение которого поступление руды с этим содер жанием может быть стабильным (надежным). Это поз
волит определить |
среднее |
содержание |
металла в руде |
|
при планировании |
выпуска |
металла в концентрате на |
||
1 месяц и более. |
|
|
|
|
Запишем условие задачи в краткой форме. Для это |
||||
го воспользуемся матричной записью: |
|
|||
|
А |
Б |
В |
\ |
|
0,5.1^0,25 |
0,25 |
\ |
|
|
0,5 |
0 |
0,5 |
I ‘ |
|
0,25 |
0,25 |
0,5 |
) |
Здесь А, Б и В — названные выше сорта руд с различ ным содержанием металла; вектор-строка А — вероят ность поступления на фабрику руд сортов А, Б и В после сорта Л; вектор-строка Б — то же, но после сорта Б\ вектор-строка В — то же, но после сорта В.
Каждая сумма элементов названных векторов-строк равна единице, и все элементы положительны.
Квадратную матрицу называют вероятностной или стохастической, если все ее элементы неотрицательны и сумма элементов каждой строки равна единице [36]. Таким образом, матрица Р является вероятностной.
Применение вероятностных векторов-строк и матриц позволяет любые распределения плотности вероятно стей представить в удобном для анализа и расчетов виде и независимо от принципиальной возможности от разить то или иное распределение плотности вероятно сти в виде функцональной зависимости, что часто бы вает при инженерных расчетах. Например, представить более или менее простой и надежной функциональной зависимостью распределение плотности вероятности
(0,05; 0,2; 0,05; 0; 0,3; 0; 0,2; 0,2) практически невоз
можно. Поэтому преимущество применения вероятност ных векторов-строк п матриц очевидно.
Вернемся к примеру. Пусть в какой-то из дней на фабрику поступила руда с содержанием металла А. Тогда па следующий день в соответствии с условием задачи поступит руда с содержанием металла А, Б или В с вероятностью РА, выражаемой вектором-строкой
А |
Б |
В |
Рл (0,5 0,25 0,25).
Через 2 дня на фабрику поступит руда с содержанием
А, Б, В с вероятностями Р:
РА = 0,5-0,5 + 0,25-0,5 + 0,25-0,25 = 0,437,
РБ = 0,5-0,25 + 0,25-0 + 0,25-0,25 = 0,188,
Р в = 0,5-0,25 + 0,25-0,5 + 0,25-0,5 = 0,375.
Эти расчеты можно более наглядно проиллюстрировать рисунком (рис. 13), где изображены два шага марков ского процесса (обозначения и конкретные значения вероятностей взяты из рассматриваемого примера). Значения вероятностей по каждой ветви перемножаются, а затем на каждом шаге процесса вероятности, относя щиеся к одноименному параметру (или переменной), складываются, что равносильно перемножению ,матриц. Сравнение результатов расчета по графику (см. рис. 13) и перемножение матриц показывают их полную равно значность. Если через 1 день вероятность поступления
руды |
с содержанием |
А (сорта |
А) |
равна 0,5, то еще |
через |
1 день в сумме |
(через 2 дня) |
вероятность поступ |
|
ления сорта А (см. матрицу Р ) |
составит 0,5-0,5 = 0,25. |
Если через 1 день после поступления сорта А вероят ность поступления сорта Б равна 0,25, то еще через день вероятность поступления сорта А после сорта Б будет 0,25-0,5 = 0,125 (см. первый столбец матрицы Р ) . Ана логично вероятность поступления сорта А через 2 дня (при сорте В — через I день) равна 0,25-0,25 = 0,0625. Общая вероятность поступления руды сорта А через 2 дня будет равна сумме произведений вероятностей по ступления руд различных сортов через 1 день на вероят ности поступления сорта /1 после поступления соответ
ствующих сортов А, Б и В.
112
Таким образом, вероятность поступления на фабри ку руды сорта А через 2 дня равна произведению век тора строки А на столбец А матрицы Р . Аналогично для сортов Б и В вероятности поступления руды раз-
Р
ЕА - 0,2500
0,1250
0 ,0 6 2 5
0 ,0 3 7 5
2 6 = 0,1250
0,0000
0,0625
0,1875
2 В = 0,1250
0,1250
0,1250
0,5750
Е (4*6*8) = 0,4375
0,1875
0,3 7 5 0
1,0000
Р и с. 13. Графическое изображение вероятности поступления руды на фабрику (цепь Маркова).
ных сортов по дням выглядят следующим образом. На
чало расхода (исходный |
пункт)— на |
завод |
поступил |
|
сорт А, через 1 день на завод |
поступит |
руда |
сортов А, |
|
Б, В с вероятностями |
|
|
|
|
А |
Б |
В |
|
|
А (0,5 |
0,25 |
0,25). |
|
|
8 И. И. Чесноков н др. |
113 |
іез 2 дня на завод поступит руда с вероятностями
А Б В
А |
Б |
|
В |
1 0,5 |
0,25 |
0,25\ |
|
|
|||
А (0,5 |
0,25 |
0,25) х |
А і |
0,5 |
|
|
0,5 |
= |
|
||
£ |
|
0 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
ß '(0,25 |
0,25 |
0,5 ) |
|
|
||
|
|
|
А |
|
Б |
|
В |
|
|
|
|
|
= |
Л2 (0,437 |
0,188 |
0,375) = Ai Л |
|
|
|||||
где Р — матрица вероятностей перехода. |
|
|
, то |
||||||||
Если продолжить расчеты, |
используя матрицу Р |
||||||||||
через 3 дня: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
Б |
В |
|
|
А |
|
|
Б |
В. |
А І' 0,5 |
0,25 |
0,25\ |
|
|||
А2 (0,437 |
0,188 |
0,375) Х М |
0,5 |
0 |
0,5 |
1. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
ч0,25 |
0,25 |
0,5 У |
|
||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
Б |
В |
|
|
|
|
|
|
|
Аг (0,5 |
0,25 |
0,25) х Р 2 = |
А2 • Р. |
|
|
|||||
Через 4 дня АіР 3, или А3 Р, |
через 5 дней |
А| Р 4, |
или |
||||||||
АаР , и т. д. |
(здесь А„ — вектор-строка вероятностей по |
||||||||||
ступления сортов руды А, Б и В через п дней). |
|
|
|||||||||
Через 8 |
дней |
с довольно |
большой точностью: |
|
|||||||
|
|
|
|
А |
Б |
|
В |
|
|
|
|
АХР 7 = |
Ад = |
(0,400 0,200 |
0,400) = |
А7Р, |
(2.51) |
и, сколько бы ни умножали As на матрицу Р , данный вектор-строка практически не изменится.
Как видно из изложенного, вероятность поступления
различных |
сортов |
руд на обогатительную |
фабрику |
в |
/і-й день |
равна |
вероятности поступления |
руды |
(в |
(п—1)-й день, умноженной на матрицу Р: |
|
|
||
|
|
А„ = Ап_ хР. |
(2.52) |
Рассмотренный пример является примером марков ского процесса, или марковской цепи. Марковская цепь— это конечный стохастический процесс, состояния которого изменяются только в дискретные моменты вре мени. Марковская цепь полностью определена, если ис-
114
ходное состояние процесса фиксировано и для любого п соблюдается условие
А п= Ап_,Р.
Для расчета марковской цепи необходимо знать ис
ходное состояние и вероятность перехода |
(или матрицу |
вероятностей перехода) из состояния п |
в состояние |
п + \ . |
|
Выполнив аналогичные расчеты по определению ве роятностей поступления руды сортов А, Б и В на обога тительную фабрику после поставки на фабрику сорта Б (исходный пункт расчета), получим соответственно
|
|
|
|
|
А |
Б |
В |
|
|
через 1 |
день |
|
|
Ба = Б (0,5 |
0 |
0,5), |
|
|
|
через 2 |
дня |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
Б |
В |
|
|
|
|
|
|
Б (0,5 |
0 |
0,5) X Б |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
= |
Ъ2 — Б (0,375 |
0,25 |
0,375) = Бг Р, |
|
||||
через 3 дня |
Б3 = |
БХЯ2 == Б2>* |
через 4 дня |
Б4 = Б^ |
3 = |
||||
= Б3 Р |
и т. д.; через 8 |
дней |
с достаточной степенью |
||||||
точности получим |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
А |
Б |
В |
|
|
Б8 = |
Б7 • Р = |
Б4Я7 = |
Б (0,400 0,200 |
0,400). |
|
|||
Точно такой же результат, |
как в (2.51) |
и (2.52), |
по |
лучается, если принять за исходный пункт поставку на обогатительную фабрику руды сорта В, т. е.
А |
Б |
В |
В8 = В4 • Я7 = В7Я = В (0,400 0,200 |
0,400). (2.53) |
|
Полученные в выражениях |
(2.51) — (2.53) результа |
ты говорят о том, что мы имели дело с особым типом марковских процессов, позволяющих относительно бы стро определить долгосрочный прогноз (особенно если переход из одного состояния в другое происходит через 1 день, как принято в рассматриваемом численном при
мере, в течение месяца, квартала или года). Такой тип
8* 115